為了降低電動(dòng)車控制模塊的成本，設(shè)計(jì)了帶霍爾傳感器的三相無刷直流電機(jī)（BLDC）的單片機(jī)控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)采用主、從雙單片機(jī)模式的控制方案，并采用三片功率管柵極驅(qū)動(dòng)集成芯片，逆變電路采用MOSFET組合的全橋驅(qū)動(dòng)方式。建立了Proteus仿真平臺(tái)和實(shí)物平臺(tái)，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該雙單片機(jī)驅(qū)動(dòng)的BLDC調(diào)速平臺(tái)能夠平穩(wěn)快速運(yùn)行。因此，該雙單片機(jī)控制方案可以作為電動(dòng)車低成本控制的可選方案之一。

　　永磁同步發(fā)電機(jī)不需要?jiǎng)?lì)磁繞組和直流勵(lì)磁電源，也就取消了容易出問題的集電環(huán)和電刷裝置，成為無刷電機(jī)（Brushless Motor）。在交流電動(dòng)機(jī)中，永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)與電源頻率保持恒定的關(guān)系，這一固有特性稱為“同步”（Synchronous），也使得永磁同步電機(jī)可以直接用于開環(huán)的變頻調(diào)速系統(tǒng)。調(diào)速永磁同步電動(dòng)機(jī)加上轉(zhuǎn)子位置閉環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成自同步永磁電動(dòng)機(jī)。其中，反電動(dòng)勢(shì)波形和電樞驅(qū)動(dòng)電流波形都是矩形波的電動(dòng)機(jī)，通常稱為無刷直流電動(dòng)機(jī)（Brushless Direct Current Motor，BLDCM）；反電動(dòng)勢(shì)波形和電樞驅(qū)動(dòng)電流波形都是正弦波的電動(dòng)機(jī)，稱為正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)，簡(jiǎn)稱永磁同步電動(dòng)機(jī)（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）。

　　無刷直流電機(jī)與正弦波永磁同步電機(jī)等廣泛應(yīng)用在高控制精度和高可靠性的場(chǎng)合，如航空、數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、電動(dòng)汽車、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和家用電器等。目前，對(duì)無刷直流電機(jī)的調(diào)速控制主要為采用 DSP 等數(shù)字信號(hào)處理器、高性能單片機(jī)等，實(shí)現(xiàn) BLDC 的數(shù)字化控制。本文研究對(duì)象為某電動(dòng)車公司委托開發(fā)高性能、低成本的控制器模塊，在目前紛擾多變的電動(dòng)車控制器市場(chǎng)，降低成本對(duì)提高競(jìng)爭(zhēng)力顯得越來越重要。所以，本文在現(xiàn)有 DSP 控制等高成本的控制方案外，提出了采用低成本的單片機(jī)的控制方案，根據(jù)試驗(yàn)調(diào)試改進(jìn)，最終采用兩片單片機(jī)作為控制核心，實(shí)現(xiàn)主、從單片機(jī)分工協(xié)作的無刷直流電機(jī)的控制模式。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)的總體功能框圖如圖 1 所示，本系統(tǒng)硬件電路主要由單片機(jī)控制器、鍵盤模塊、顯示模塊、位置傳感器模塊、驅(qū)動(dòng)電路模塊、電機(jī)本體模塊、保護(hù)模塊、電源模塊等部分組成。系統(tǒng)將捕獲的鍵盤信號(hào)、轉(zhuǎn)子位置信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)送給處理器，通過內(nèi)部程序輸出系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)給顯示器，同時(shí)通過 PID 算法和脈寬調(diào)制 PWM 技術(shù)，輸出正確的換相與調(diào)速信號(hào)給驅(qū)動(dòng)電路，再利用開關(guān)驅(qū)動(dòng)方式使半導(dǎo)體功率器件工作在開關(guān)狀態(tài)，來控制電機(jī)電樞電壓，從而實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)系統(tǒng)的換相、閉環(huán)調(diào)速和狀態(tài)顯示等功能。